Explicação da formação de chips:diagramas, tipos e fatores de influência

A formação de cavacos é o processo no qual o material é removido mecanicamente de uma peça durante as operações de corte, criando cavacos. Esses chips podem ser classificados em diferentes tipos com base em suas características, incluindo contínuos, descontínuos e contínuos com borda postiça.

Nesta leitura, exploraremos o que são chips, como são formados, o diagrama de formação dos chips e os tipos de chips. Também aprenderemos os fatores que afetam a formação de cavacos.

O que são chips?

Chip é um subproduto do corte mecânico de materiais com equipamentos como fresas, tornos e serras. A Segunda Guerra Mundial e a introdução de ferramentas de corte mais rápidas e potentes, especialmente fresas de aço de alta velocidade para corte de metais, motivaram pesquisas sobre o tema da formação de cavacos. Tanto Franz (1958) quanto Kivima (1952) conduziram pesquisas inovadoras nesta área.

Como os chips são formados?

Quando uma ferramenta de corte (como um torno, serra ou fresa) interage com uma peça de trabalho, a aresta de corte da ferramenta deforma o material, fazendo com que ele cisque e se separe, resultando na formação de cavacos.

Tipos de chips

Na usinagem, o tipo de cavaco produzido depende de fatores como material da peça, velocidade de corte, taxa de avanço e geometria da ferramenta. Os principais tipos de cavacos na usinagem são:

Chip Contínuo

Lascas contínuas formam uma bobina em forma de fita com a mesma espessura. O corte de materiais dúcteis como aço de baixo carbono, cobre, latão e ligas de alumínio em altas velocidades de corte e pressão da aresta de corte da ferramenta em compressão e cisalhamento forma esse cavaco. Isto coloca o material antes da borda da ferramenta. A formação de cavacos também é auxiliada por arestas de corte afiadas e baixo atrito entre a ferramenta e os cavacos.

Antes da aresta de corte está a principal zona de deformação. O material de trabalho deforma-se na zona de deformação secundária devido ao atrito no contato ferramenta-cavaco. A espessura desta zona está relacionada ao atrito. A distorção da superfície surge ao cortar metais macios em baixas velocidades e ângulos de inclinação. Produz resultados ruins de usinagem de metal macio.

Lascas contínuas produzem corte suave e qualidade de superfície superior. Aumenta a vida útil da ferramenta e reduz o consumo de energia. A ferramenta de corte possui quebra-cavacos para evitar que os cavacos se enrosquem. Isso ocorre frequentemente durante o giro.

Chip Descontínuo

Materiais frágeis como ferro fundido, bronze e aço com alto teor de carbono produzem cavacos descontínuos quando usinados em velocidades moderadas. Essas peças estão frouxamente conectadas. O material perde ductilidade e fratura durante a deformação, e o fluxo de cavacos se rompe periodicamente.

As forças de corte mudam frequentemente durante a formação dos cavacos. Este cavaco é feito devido ao alto atrito entre a ferramenta e o cavaco, um grande avanço e uma profundidade de corte. Os cavacos descontínuos degradam a vida útil da ferramenta e o acabamento superficial ao cortar materiais dúcteis.

Na formação descontínua de cavacos, a rigidez da ferramenta de corte e do dispositivo de fixação pode causar vibração, imprecisão dimensional, mau acabamento superficial e danos à ferramenta de corte. Devido ao seu pequeno comprimento, os cavacos descontínuos são mais fáceis de manusear do que os cavacos contínuos. Também é descartável.

Chip contínuo com borda integrada

Durante o corte, o alto atrito entre as interfaces ferramenta-cavaco faz com que o material do cavaco se funda à superfície de saída da ferramenta na ponta da ferramenta, criando uma aresta postiça. Pode ser grave se o chip tocar constantemente na ferramenta. Considere isso como uma extensão da borda da ferramenta. Forma-se uma borda de acúmulo temporária e instável.

A usinagem remove suas peças. O cavaco e a superfície usinada podem aderir parcialmente após a usinagem. Causa mau acabamento superficial. No entanto, oferece um acabamento superficial ruim, diminui o desgaste da ferramenta e aumenta a vida útil da ferramenta ao adicionar um revestimento sobre a aresta de corte.

Chip segmentado ou serrilhado

Um termo diferente para chips serrilhados é chips não homogêneos. Uma grande zona de alta deformação de cisalhamento seguida por uma pequena zona de baixa deformação de cisalhamento dá a este cavaco uma aparência de dente de serra. Essa criação cíclica de chips o torna semicontínuo. Esses cavacos se formam durante a usinagem de materiais duros como ligas de titânio, superligas à base de níquel e aço inoxidável austenítico em altas velocidades.

Classificação dos chips

Em meados de 1900, o engenheiro americano Dr. Norman Franz estudou chips na fabricação e identificou três classificações principais. A maioria dos chips, segundo Franz, se enquadra em uma das três classificações:

Chip Tipo I

Os cavacos do tipo I são formados quando um material quebra à frente da aresta de corte devido à ação de cunha ascendente da ferramenta que excede a resistência à tração perpendicular da substância. Eles são cruciais em materiais fibrosos como a madeira, cujas fibras são fortes, mas facilmente separadas.

Os cavacos do tipo I são normalmente formados ao cortar com ferramentas que possuem ângulos de corte rasos. Somente o comprimento do corte limita o tamanho dos cavacos tipo I. Esta é a estrutura de cavaco ideal para aparas de madeira, especialmente aquelas provenientes de uma plaina bem afinada e com boca fina.

Chip Tipo II

Os cavacos do tipo II se formam quando a cunha angular da ferramenta corta. O material falha em um plano inclinado curto a partir do ápice da aresta da ferramenta, diagonalmente para cima e para frente até a superfície. A deformação ao longo desta linha cria um chip curvado para cima. Normalmente, esses cavacos são criados cortando-se em ângulos intermediários. Um material dúctil como o metal pode criar chips do Tipo II. Os chips do tipo II também podem gerar limalhas contínuas.

Chip Tipo III

Os cavacos do tipo III causam falha na compressão do material antes de um ângulo de corte de 90°. Isso pode formar lascas de poeira fina em materiais fracos ou não dúcteis, mas geralmente cria um efeito aleatório de “limpador de neve” quando o material residual é amontoado à frente da ferramenta, mas não varrido.

Esse tipo de chip é formado por roteadores. Os raspadores para carpintaria geralmente geram um chip fino do Tipo III que se parece com um chip do Tipo II quando devidamente afiado e utilizado. O chip residual fino reduz o volume de falha de compressão para corresponder ao plano de cisalhamento bem definido do Tipo II.

Fatores que afetam a formação de cavacos

Existem vários fatores que afetam a formação de cavacos, incluindo:

• Propriedades do material:materiais dúcteis tendem a formar cavacos contínuos, enquanto materiais frágeis formam cavacos descontínuos.
• Velocidade de corte e taxas de avanço:velocidades e taxas de avanço mais altas podem levar à formação contínua de cavacos, enquanto velocidades e taxas de avanço mais baixas podem levar a cavacos descontínuos.
• Geometria da ferramenta:o ângulo e a nitidez da aresta da ferramenta de corte podem afetar significativamente a formação de cavacos.
• Lubrificação e resfriamento:O uso de lubrificantes e refrigerantes pode reduzir o atrito e a temperatura, o que pode afetar a formação de cavacos.
• Temperatura e dureza da peça:Esses fatores também podem influenciar o tipo de cavaco formado.
• Material e revestimentos da ferramenta:O tipo de material usado para a ferramenta de corte e quaisquer revestimentos que ela possa ter podem afetar a formação de cavacos.